JP2005268779A - プリント装置および素子製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造および使用が安価で、ナノメートル寸法級のインプリントを行うことのできるパターン形成装置、プリント装置および素子製造方法を提供する。
【解決手段】表面にパターンを有するスタンプ面を支持した湾曲部材を使用して、この湾曲部材をプリントすべき基板上で転動するように構成したことを特徴とする。基板上にはレジスト層が形成され、前記スタンプ面および前記基板の間の接触領域に光を当てる照射系をさらに備え、パターンを通して照射される照射光により所定の領域においてレジスト層を硬化させ、ナノメートル寸法級のインプリントが可能とされる。
【選択図】図１

Description

本発明はプリント装置および素子製造方法に関する。

リトグラフ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用できる。その場合、パターン形成装置が個々のＩＣの層に対応する所望の回路パターンを形成するために使用される。このパターンは放射光感応物質（レジスト）の層を被覆されている基板（シリコン・ウェーハ）上のターゲット箇所（例えば、一つ以上のダイ）に結像することができる。

一般に、一つの基板は隣接する複数のターゲット箇所のネットワークを含み、それらのターゲット箇所は連続して露光される。既知のリトグラフ装置は、一回の行程で一つのターゲット箇所に全パターンを露光して各々のターゲット箇所を照射するいわゆるステッパと、投影ビームを通してパターンを所定の方向（「走査」方向）へ走査すると同時に、その方向と実質的に平行または非平行な方向へ基板を同期して走査し、これによって個々のターゲット箇所を照射するいわゆるスキャナとを含む。

基板にパターンを付与する周知の方法は、レジストを被覆された基板上にスタンプを垂直方向に当て、そのスタンプを照射して露出されているレジストすなわち光感応物質を硬化させ、基板からスタンプを垂直方向へ持上げる段階を含む。リトグラフ装置はしばしば平板パネル・ディスプレイ等の基板に対するそのようなナノメートル寸法級のプリントに使用される。

本明細書において具現化され、広く説明されるように、本発明のこの基本は、既知の方法よりも製造および使用が安価となるパターン形成装置を提供する。一実施例で、表面にパターンを有するスタンプ面を支持し、プリントされる基板上を転動するように構成された湾曲部材と、前記スタンプ面および前記基板の間の接触領域に光を当てる照射系とを含むナノメートル寸法級のインプリント用のプリント装置が提供される。

スタンプを垂直方向に押当てずに基板上で湾曲部材を転動させることによる一つの利点は、湾曲部材が回転する間、スタンプと基板との間隔が保持されることである。垂直方向のスタンプ処理に代えて回転処理であるので、基板の生産量を増大できる。何故なら、スタンプでは常に停止が避けられないからであり、換言すれば湾曲部材の表面のスタンプ・パターンが処理装置に進入する別個の基板と離れている間に湾曲部材は安定した速度で回転を継続できるからである。さらに、基板を破損する危険があるために垂直方向に押当てられるスタンプの押当て速度は制限される。湾曲部材の回転は垂直方向に押当てられるスタンプの衝突および引離しにより生じる破損の危険を解消する。基板上で湾曲部材が回転することによる他の利点は、基板とスタンプとの間隙を制御することでレジストすなわち放射光感応物質のより均一な分布を可能にできることである。基板とスタンプとの所定の間隙は湾曲部材が基板の上を転動する間保持できるのに対し、垂直方向に押当てられる部材では間隙寸法の変動範囲がより大きく、所定放射光感応物質の厚さの変動もより大きくなる。湾曲部材は放射光感応物質に対してスチームローラー効果を及ぼすものと言える。さらに、湾曲部材の押当ては、基板からのスタンプの引離しがレジストからのスタンプの垂直方向な引離しよりも一層スムースに行われることを意味する。パターン形成されたレジスト層を損失する危険性は低い。

さらに、湾曲部材は基板の上を前後に揺動して、一方向ではなく二方向にて基板上で転動作用を行うように、連続回転する必要はない。

湾曲部材は、側面を湾曲された三角形の横断面を有することができ、例えば、湾曲部材はヴァンケル・エンジン（ロータリー・エンジン）の形状とすることができる。標準的な円筒形よりも優れたこの形状の利点は、湾曲部材の寸法を減少させると同時に、スタンプの曲率半径を基板のターゲット箇所を覆うに十分な大きさに保持できることである。

照射系は湾曲部材の内側に配置される。このことは、湾曲部材の中央位置に照射系を保持して、部材の何れの側面が基板に面しているかに関係なく照射系が湾曲部材上のスタンプを経て基板を照射するようにさせる利点を与える。この代わりに、照射系はターゲット箇所を照射する手段と共に湾曲部材の外側に配置され得る。

スタンプを基板のターゲット箇所と整合させるために湾曲部材の温度を制御するための、およびスタンプ上のパターンの倍率を適正化させるための熱部材が備えられることが好ましい。パターンの倍率はスタンプまたは基板を緊張または圧縮することで調整される。パターンは適正な整合状態および適正な倍率で基板上にて硬化される。そうしなければ、基板は本来の目的に供することができない。スタンプおよび（または）基板の境界域は常に監視され、たとえ「遊離状態（ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｙ）」にあっても基板またはスタンプのいずれかにおいて相対位置および倍率を調整するために熱部材が使用される。

スタンプはガラスで作ることができ、表面にパターン形成された層を含む。ガラスを使用する利点は、それによってこの場合は照射光をガラスのパターン化されていない部分で通過させることができることである。スタンプはこれに代えて石英ガラス、または湾曲部材の形状の内部に形成でき、照射放射光がレジストに伝達されることを可能にするいずれかの材料で作ることができる。

基板の端部にレジスト層を形成するためのレジスト供給装置を備えることが好ましく、レジストは液体で、照射されたときに硬化することが好ましい。このレジストはスタンプが導かれる前に基板上にスプレーされる。パターンすなわちレジスト層を損失することなくスタンプをレジストから引離すために、スタンプ姫上に離型剤を備えることも好ましい。

スタンプに沿って整合マーカーを備え、基板に沿うマーカーと整合させるようにすることも有用である。これは、湾曲部材の転動、およびパターンが基板のターゲット箇所に与えられるように湾曲部材の表面上のスタンプを基板と整合状態に保持できるようにする。

本発明の他の概念によれば素子製造方法が提供され、この製造方法は基板を準備し、基板のターゲット箇所上にレジスト層を形成し、照射系を使用して放射ビームを発生し、表面にパターンを備えた湾曲部材を準備し、基板上で湾曲部材を転動させ、レジストに放射ビームを投影することを含む。

本明細書ではフラット・パネル表示装置の製造に特に言及するが、本明細書で説明されるプリント装置は他の応用例、例えば一体光学システム、磁気定義域メモリのガイドおよび検出パターン、液晶表示装置（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造の応用例を有することを理解しなければならない。このような代替応用例に関して、本明細書での「ウェーハ」という用語の使用は、より一般的な用語である「基板」と同義語であると考えられることを当業者は認識するであろう。

本明細書で言及した基板は、露光後に例えばトラック（基板に対してレジスト層を典型的に付与する、また露光したレジストを現像する工具）、冶金工具、または検査工具において処理される。適用できる場合には、本明細書による開示はそれらの、およびその他の基板処理工具に適用することができる。さらに、基板は、例えば複層ＩＣを製造するために一度以上処理されることができ、これにより本明細書で使用した用語の基板は、既に複数回処理された層を含む基板も示すことができる。

本明細書で使用する「放射光」および「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）線（例えば３６５，２４８，１９３，１５７または１２６ｎｍの波長を有する）、および極紫外（ＥＵＶ）放射線（例えば５〜２０ｎｍの波長を有する）を含む全ての形式の電磁放射線を包含する。

以下に本発明の実施例が添付の概略図面を参照して例として説明される。図面において同じ符号は同じ部分を示している。

図１はパターン形成装置に導入された基板２０を示している。湾曲部材２５は表面にパターン形成スタンプ３０を含み、スタンプ３０は所望のパターンを有している。湾曲部材２５は基板２０の上を転動する。湾曲部材２５の表面上のそれぞれのパターン形成スタンプ３０は１つの基板２０上に所望のパターンをプリントために適正な寸法に形成されている。パターン形成スタンプ３０が基板２０の上で転動するとき、照射系１０がパターン形成スタンプ３０を通して基板を照射する。

露光用放射光１５はスタンプ・パターンを通してレジストを硬化させるための適正な方向の照射光である。基板２０上のレジストはパターンによって露光用放射光１５が湾曲部材２５の表面を通って伝達させる箇所で硬化する。このシステムは、丸いシリンダに代えてヴァンケル・エンジン形状のシリンダが使用される点を除き、いくつかの点において新聞印刷システムに類似する。この方法では、湾曲部材２５の表面は同等寸法のシリンダの半径よりも大きな湾曲半径を有することができる。

パターン形成スタンプ３０はパターン形成されたガラスまたは石英ガラスで作られる。パターンはガラスにエッチングされるか、ガラスに接着され、また非接着性／非結合性の、すなわち「離型」層で覆われることができる。ガラスはパターン形成された後円筒形に湾曲されるか、またはその逆順とされる。照射系１０はレジストの硬化に好適な放射光を保証し、レジストは挿入進入される前の基板２０にスプレーされる。湾曲部材２５と基板２０との接触は「ソフト」、すなわち数ｎｍの間隙が形成されるように行われる。

基板２０にスプレーされるレジスト（通常ポリマー）は露光用放射光１５で露光されるまでは液体であり、露光された時点で固体となるように硬化する。未硬化のレジストは全て除去剤によって除去される。

液状のレジストの付与は、インプリント段階の前、独立した段階の間、またはスタンプが行われる直前に行われる。後者の場合は、液滴解放ユニットのラインを通じて厳密に制御された方法（ナノリットル寸法級の液滴）で給付され、図１のユニット３５で示されるようにスタンピングが行われる直前にレジスト３７の仮想シャワー・カーテンを形成する。

基板２０はフラット・パネル表示装置の製造の場合にはガラス・パネルとされるが、プラスチックまたはシリコンとすることもできる。スタンプと基板との整合を一層効率的に行えるようにするために、基板２０はスタンプと同じ寸法であることが好ましい。

パターン形成スタンプ３０を基板のターゲット箇所と整合させるための湾曲部材２５の温度を制御する、およびパターン形成スタンプ３０上のパターンの倍率を適正化させるために、熱部材を備えることが好ましい。パターンは適正な整合状態および適正な倍率で基板２０上にて硬化されねばならず、そうでないと基板２０は本来の目的に供することができなくなる。パターン形成スタンプ３０および（または）基板２０の境界域は常に監視され、たとえ「遊離状態」にあっても相対位置および倍率を調整するために熱部材が基板２０またはスタンプ３０のいずれかにおいて使用される。

パターンを基板２０のターゲット箇所に適正にインプリントするために、整合マーカーがスタンプ３０の縁部に沿ってプリントされ、それらの整合マーカーが基板２０の縁部に沿う基準帯のマーカーと整合される。

パターンの倍率はスタンプ３０または基板２０を緊張または圧縮するすることで調整される。パターンの倍率を制御するために、スタンプ３０または基板２０は数ｐｐｍの範囲で緊張させることができる。

本発明の特定の実施例が上述で説明されたが、本発明は説明した以外の方法で実施できることは明白となるであろう。従って、この説明は本発明を限定することを意図するものではない。

本発明の構造、操作および作動が説明されたが、本明細書に記載された詳細なレベルで実施例の変更例および変形例が可能なことが理解される。従って、先の詳細な説明はいかなる場合も本発明を限定することを意味するまたは意図するものではなく、むしろ本発明の範囲は特許請求の範囲によって定められる。

本発明によるプリント装置を示す。

符号の説明

１０ 照射系
１５ 露光用放射光
２０ 基板
２５ 湾曲部材
３０ パターン形成スタンプ
３５ ユニット
３７ レジスト

Claims (15)

1. パターンを含むスタンプ面を担持し、前記パターンのプリントされる基板上を転動するように構成された湾曲部材と、
   前記スタンプ面および前記基板の間の接触領域に光を当てる照射系とを含むプリント装置。
2. 前記湾曲部材が湾曲側面を備えた三角形の断面を有する請求項１に記載された装置。
3. 前記照射系が前記湾曲部材の内側に位置する請求項１に記載された装置。
4. 前記スタンプ面を整合させ、かつ前記スタンプ面の倍率を適正化させるために前記湾曲部材の温度を制御する熱部材をさらに含む請求項１に記載された装置。
5. 前記スタンプ面がガラスで構成されている請求項１に記載された装置。
6. 前記基板のターゲット箇所にレジスト層を形成するためのレジスト機構をさらに含む請求項１に記載された装置。
7. 前記レジストが液体を含み、前記液体は照射されて硬化する請求項６に記載された装置。
8. 前記スタンプ面に沿う整合マーカーをさらに含み、前記基板に沿うマーカーと整合させるようになされた請求項１に記載された装置。
9. 基板を準備し、
   前記基板上にレジスト層を形成し、
   照射系を使用して放射ビームを発生し、
   表面にパターンを備えた湾曲部材を準備し、
   前記基板上の前記レジスト層に前記パターンを伝達するために、前記基板上で前記湾曲部材を転動させ、
   前記基板上の前記レジスト層に放射ビームを投影することを含む素子製造方法。
10. パターンを含むスタンプ面を担持し、基板上に前記パターンを伝達するために前記基板上で転動されるように構成された湾曲部材と、
    前記基板上にレジスト層を形成するためのレジスト機構と、
    前記スタンプ面が前記基板上の前記レジスト層と接触する領域に光を当てるための照射系とを含むナノメートル級のインプリントを行うプリント装置。
11. 前記湾曲部材が湾曲側面を備えた三角形の横断面を有す請求項１０に記載された装置。
12. 前記照射系が前記湾曲部材の内側に位置する請求項１０に記載された装置。
13. 前記湾曲部材の温度を制御するために熱部材をさらに含む請求項１０に記載された装置。
14. 前記スタンプ面がガラスで構成されている請求項１０に記載された装置。
15. 前記スタンプ面に沿う整合マーカーをさらに含み、前記基板に沿うマーカーと整合されるようになされる請求項１に記載された装置。

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